Homeosztázis és idegrendszer
Magatartás és homeosztázis
2/16
• a hipotalamusz és a limbikus rendszer ingerlése összehangolt motoros-vegetatívendokrin változásokat indít • ezek a reakciók a homeosztázis fenntartására, fajfenntartásra valamint a vészhelyzetekre való megfelelő reagálásra irányulnak • a reakciók kiegészítik a vegetatív válaszokat (homeosztázis), illetve nélkülözhetelenek az adekvát viselkedéshez • a limbikus rendszer és a hipotalamusz felsőbb agykérgi kontrol alatt állnak – szerencsére... • nehéz vizsgálni ezeket a folyamatokat: eleinte lézió ill. sérülések, majd ingerlés (Hess, 1930-), később elvezetés, immunhisztokémiai elemzés, lokális mikroinjekció • mindez lehetetlen sztereotaxis nélkül – Horsley és Clark
1
A hipotalamusz sejtjei
3/16
• a hipotalamuszban háromféle neuron van: – nagysejtes neuroszekretoros – n. supraopticus, n. paraventricularis – vazopresszin (AVP), oxitocin (9 as) – kissejtes neuroszekretoros – diffúzabb elhelyezkedés, axonok az eminentia medianaban – CRH, TRH, GHRH, GnRH (LHRH), AVP, szomatosztatin, dopamin (PIF) – nem neuroszekretoros – minden egyéb, többségük peptideket, vagy azokat is használ mediátorként (AII, SP, neurotenzin, CCK, opioidok, AVP, NPY, stb.) ,
• a vér-agy gáton kapuk, vagy ablakok nyílnak (fenesztrált kapillárisok), itt lehet közvetlen anyagkicserélődés a vér és az idegsejtek között – cirkumventrikuláris szervek – eminentia mediana: releasing és inhibiting faktorok – neurohipofízis: AVP és oxitocin – szubfornikális szerv (vízforgalom), organum vasculosum (keringés): rövid pályás bemenet a HT felé – area postrema (táplálékfelvétel): hosszú pályás bemenet a HT felé
Hipotalamikus ki-bemenet I.
4/16
• a hipotalamusz idegi és humorális úton egyaránt kaphat bemenetet, és a végrehajtás is történhet neurális és humorális úton • ez összesen 4 kombinációt jelent • idegi bemenet – hormonális kimenet: – oxitocin szekréció – szoptatáskor az emlőbimbó ingerlése, a baba látványa, sírása serkent, szorongás gátol – vazopresszin szekréció – a sejtek ozmoreceptorként működnek (zsugorodás – hipopolarizáció), továbbá: • organum vasculosum, szubfornikális szerv ozmoreceptorai • volumenreceptorok ingerületei • AII a szubfornikális szerv AIIerg sejtjeit ingerli, vetülés POA-ra • hányás kemoreceptor triggerzónája • bőr melegreceptorai serkentik, hideg receptorai csökkentik az AVP termelést (hidegben bepisilünk) • desztillált víz a szájban • alkohol gátolja az AVP termelést • az AVP termelés fokozódását vízfelvétel fokozódás is kísérheti – bonyolult magatartási válasz
2
Hipotalamikus ki-bemenet II.
5/16
• idegi és humorális bemenet – hormonális kimenet – az adenohipofízis szabályozásában mindkettő jelen van: negatív visszacsatolás (hormonális bemenet), stressz állapotban CRH-AVP termelés fokozódás idegi bemenet hatására
• idegi és humorális bemenet – idegi kimenet – táplálékfelvétel szabályozása – igen bonyolult • sok hipotalamikus peptid, a zsírsejtek leptinje, stb. szerepel benne • ventromediális mag: irtásra jóízű táplálékból többet fogyaszt, intenzívebb inzulin válasz – elhízás • laterális hipotalamusz: irtásra megszokott táplálékot elutasítja, csak különlegesen finomat fogyaszt • korábban jóllakottság és éhség központnak hívták ezeket
• idegi bemenet – idegi kimenet – szívfrekvencia és keringés szabályozás reakciói, pl. tetszhalál-reakció – amigdala felől váltódnak ki, az emocionális reakciókhoz tartoznak – hőszabályozás és szimpatoadrenális reakció részletesen
A hőszabályozás I.
6/16
• az anyagcsere hőtermeléssel jár, meleg környezetben bőrön át is hőfelvétel folyik • homoioterm állatoknak szabályozni kell a testhőmérsékletet • nyugalomban az agy, szív, a zsigerek és az izom a legnagyobb termelők, izommunka alatt az izom • a hő 85%-a a bőrön át, 15%-a a tüdőn át távozik, a hőszállítást a vér végzi • maghőmérséklet: belső szervek hőmérséklete, de más és más – szívben áramló vér jó lenne, de nehéz mérni • reggel, ébredés után, nyugalomban 37,5°-nak tekintjük, napi ingadozása 1°, csúcs kora délután, minimum hajnalban • köpenyhőmérséklet: bőr és bőralatti kötőszövet, de hol?
3
7/16
Hőtermelés az egyes szervekben
A hőszabályozás II.
8/16
• a maghőmérsékletet a szájüregben vagy végbélben való méréssel lehet jól megbecsülni, hónaalj csak közelítő érték • minimális hőtermelés és hőleadás termoneutrális környezetben: ruhástul 21-23°, meztelenül 2730° • a szabályozás negatív visszacsatoláson alapul, a szabályozás a „hibajel”, vagy a környezeti hőmérséklet („előrejelzés”) alapján kapcsol • elülső hipotalamuszban meleg-, és hidegérzékeny neuronok – a maghőmérsékletet jelzik • további receptorok pl. a gerincvelőben és a májban • a hőre érzékeny neuronok aktivitását a bőrből jövő ingerület befolyásolja – ingerlésre hővesztés, lézióra hipertermia – „hűtő központ”
4
A hőszabályozás III.
9/16
• a hátsó hipotalamusz ingerlése a bőrerek szűkülésével, didergéssel jár, lézió után hideg környezetben lehűlés – „fűtő központ” • egyes állatokban hidegre T3/T4 termelés • barna zsírszövet kisgyermekekben és állatokban a két lapocka között – melegítés, pl. hibernáció után • három szabályozási zóna van a hőmérséklettől függően: – 31-34° - vazomotor szabályozási zóna – párolgás, sugárzás elegendő, keringés szabályoz – 34° felett vazomotor-szudomotor zóna: csak a párolgás marad (levegő melegebb a bőrnél), maximális értágulat a bőrben szimpatikus tónus megszűnik, verejtékmirigyek aktivitása miatt bradikinin tágít – hidegben – anyagcsere szabályozás zónája: maximális érszűkület is kevés, hőtermelés
• mindezt magatartási reakciók egészítik ki
A láz
10/16
• az immunrendszer fokozott működését a maghőmérséklet növekedése kíséri • 1°-nál nagyobb emelkedés: láz, alatta hőemelkedés • megnő a „kell-érték”, fokozódik a hőtermelés – vacogás, hidegrázás • a kiváltó ok elmúlásával kiizzadás, a hőmérséklet lecsökken • a makrofágok által kibocsátott endogén pirogének (pl. IL-1) váltják ki a hatást elsősorban • szoros kapcsolat az alvás szabályozásával: alvásdepriváció emeli a „kell-érték”-et, fázunk • tartós alvásdepriváció: emelkedett „kellérték” és fokozott hőleadás – a halál oka az energiaháztartás felborulása
5
A vészreakció
11/16
• normális körülmények között a szimpatikus idegrendszer és a mellékvesevelő az igényeknek megfelelően változtatja NA és Adr leadását • fenyegetettség (vizsga), sérülés, fizikai erőfeszítés, vérvesztés, erős hideg, stb. erőteljes szimpatoadrenális aktiválódást okoz – Cannon-féle vészreakció (fight or flight) • pupilla tágul, szőr borzolódik, verejtékezés (hideg veríték), hiperglikémia és jellegzetes magatartási tünetek mutatkoznak: macskában a hát domborítása, fújás, karmolás • a szimpatikus idegrendszer mellett a mellékvese velőállománya szerepel benne • kromaffin sejtek, kromaffin granulumokkal, posztganglionáris sejtekkel analógok, oszlopokba rendeződve a kapillárisok körül
A mellékvesevelő működése
12/16
• kétféle sejt: adrenalin és noradrenalin termelő; emberben 80:20 % az arányuk • tirozin – tirozinhidroxiláz: DOPA – dekarboxileződés: dopamin – dopamin-βhidroxiláz: NA – belép a kromaffin granulumba • a sejtek 80%-ában kilép a citoplazmába, metil csoportot kap, és adrenalinként visszalép • a metiláló gén csak magas glükokortikoid szint mellett expresszálódik – ezért fontos az anatómiai elrendeződés • felszabadulás csak idegi hatásra: n-ACh • a vérben lévő Adr csak innen, a NA (több van!) nagy részt a szimpatikus végződésekből • a hatások a szinttől, és az arányoktól is függenek, jelentős vazokonstrikcióhoz NA kell (szívbe Adr, és nem NA) • nem jut át az agy-vér gáton!!
6
13/16
Adrenerg receptorok
A vészreakció irányítása
14/16
• a laterális és hátsó hipotalamusz ingerlésével krónikus állatokban kiválthatók a vészreakció egyes elemei, sőt a teljes reakció is • a vegetatív és magatartási elemek pontosan olyanok a macskában, mintha kutyát látna • az ingerlés abbahagyására azonnal megszűnik a reakció • a hipotalamusz tartalmazza a teljes programot • szokás „ál-düh”-nek, shame-rage nevezni, de nem igazán jó név, mert mindig célirányos a támadás, vagyis valódi a düh • a limbikus rendszer egyes részeinek eltávolítása után spontán, vagy kellemes ingerre (simogatás) is kiváltódik a reakciósorozat
7
Az emóciók
15/16
• a külső környezetre adott válaszok nem mindig sztereotipek – előzetes tapasztalatok • az ingerek érzelmi színezetet is kapnak • ezeket a funkciókat a limbikus rendszer látja el • Broca nevezte el limbikus (széli) kéregnek a foramen Monroi-t körülvevő kéregrészeket: gyrus cinguli, gyrus parahippocampalis, gyrus dentatus, hippocampus • ma ide soroljuk még az amigdalát, a szeptumot, a bazális ganglionok és a köztiagy egy részét is • Papez szerint az emóciók székhelye, ma a tanulást is a terület funkciói közé soroljuk • az amigdala a legfontosabb a félelmi reakciók kialakításában • bár nem tudjuk, fél, aggódik, szorong-e az állat, a reakciók analógok az emberi reakciókkal
A félelem
16/16
• az averzív, elhárítást kiváltó ingerek (pl. áramütés) hatására szívfrekvencia, vérnyomás, légzési frekvencia nő, emelkedik a NA, Adr, ACTH, glükokortikoid szekréció, megdermedés, vizelés, székelés következik be állatokban • az amigdala szervezi a reakciót: fájdalmas ingerek közvetlenül, az elemzést igénylők a talamuszon és kérgen át jutnak el hozzá • kimenet agytörzs, hipotalamusz és kéreg felé • feltételes félelmi reakció is kiépíthető • glutamáterg pályák szerepelnek benne, a szinapszisokon GABAerg gátló végződések (benzodiazepinek, alkohol szorongáscsökkentő) • a szociális környezetbe illeszkedéshez igen fontos az amigdala (jutalom – büntetés elkülönítése), bár emberben nem annyira, mint majomban
8
A mediális hipotalamusz részei
Commissura anterior Nucl. paraventricularis Nucl. preopticus med. Nucl. anterior Nucl. suprachiasmaticus
Nucl. dorsomedialis Nucl. posterior Corp. mammillare
Nucl. supraopticus
Nucl. ventromedialis
Chiasma opticus
Nucl. arcuatus
Blumenfeld, Sineauer Assoc. Inc., 2002, Fig. 17-3
A hipotalamusz keresztmetszete
Blumenfeld, Sineauer Assoc. Inc., 2002, Fig. 17-4
9
Az agy-vér gát kapui
Blumenfeld, Sineauer Assoc. Inc., 2002, Fig. 5-15
10
